吊装方案计算书

K1+396埭头溪桥

            扒

            杆

            法

            吊

            装

            方

            案

            与

计

            算

福建来宝建筑工程开发公司

同安西福三路（纵一路~丙洲大桥段）项目部

2007年11月

一、工程概况：

       中山大桥桥位于路线中心桩号K1+K10+950.5直线上，斜交角15°。桥梁上部结构形式为6*20m预应力钢筋砼空心板，每片空心板梁主体宽1.24m，高0.95m，其中中板重30.8t，边板重36.4t；空心板按斜交板预制，每孔空心板板长相等。全桥体系布设：在0#、6#台桥台设置伸缩缝，其它墩均设置桥面连续。

二、架设方案：

   本桥空心板梁架设扒杆纵向“钓鱼”架设法是安装在墩台上的两休人字扒杆，配合运梁设备，以绞车相互牵吊，在无支架、无导梁支托的情况下，把梁悬空吊过桥孔，横移落梁，就位安装的架设法。以预制梁的质量和墩台间跨径为基础，架梁、吊梁进行横移等各个阶段，对作用于扒着牵吊绳、卷扬机、锚碇和其它的附属设备所定应力进行计算，以保证设备的安全。与此同时对各阶段的安全性进行定期检查。本桥架设采用先中梁后边梁吊梁方法；架梁设备按中梁重量进行配置，吊装时先架设中梁2~3片后，再进行吊装边梁，边梁吊装时运梁车直接从已架好的中梁面采用卷扬机，牵引至另一端，再用扒杆吊移至边梁设计位置安装。

三、机械设备的选择：

       根据空心板的长度，重量以及现场的实际情况，拟采用卷扬机四台以及人字扒杆和滑轮组若干。详见如下表：

1检查支座垫石的高程、位置、以及橡胶支座是否安放正确。

2测量标出每榀板梁的端线及边线于盖梁或台帽处，并用红漆示出。

3检查构件的长宽高三个方向尺寸是否正确，构件的堆放位置装车是否方便。

4检查运输及吊装道路是否按要求铺设。

五、现场布置及空心板吊装：

中山大桥桥的吊装顺序为6跨5跨4跨3跨2跨1跨。

    为了保证吊装顺利进行应如平面布置图，在6号台后设置一地垄用来锚固5号台卷扬机，结构尺寸如图示一，卷扬机的牵进引力为2吨。

在3号墩后设置地垄（如图示二）用于锚固在5号墩帽上的人字扒杆的缆风。

另外还要填平6号台后，在6号台后形成不大于6%的斜坡至背墙顶部。同时，为保证各种吊钩和空心板的良好连接，应在吊环处用两根大于φ19.5钢丝绳与空心板成大于60度角后与空心板连接。

1、第六跨的吊装

⑴分别在5号盖梁和6号台帽上各安装一人字扒杆，每个人字扒杆每边各设置两道缆风。

26号台帽上的人字扒杆缆风一边锚固在5号墩盖梁上另一边锚固在台后第二排空心板吊环上。5号盖梁上的人字扒杆缆风分别锚固在6号台帽上和4号盖梁上。每道缆风上设置一手葫芦，以调节缆风的松紧。

3用两个龙门架分别放在备用.

4把人字扒杆上动滑轮下的吊钩均钩住空心板前端的吊环上的钢丝绳。同时通过卷扬机A和B收紧两根钢丝绳，然后解除牵引空心板的吊钩（如图二）。

5先起动卷扬机A，使空心板靠台帽端悬空，抽掉该端的滚筒。 

6起动卷扬机B牵引空心板向前移动，同时通过两台卷扬机的协调，在确保空心板向前移动的同时，保证空心板捏微向上倾斜，使空心板不会搁在台帽上，直至l＇=2米。

7当空心板向前行驶至a=2时（如图示三），通过卷扬机C拉一滑轮组拉住空心板（滑轮组有两个动滑轮，因此其接吊钩后可达到的牵引力为2/0.276=7.2吨）,且收紧钢丝绳。然后下掉5号台帽上人字扒杆的吊钩，同时把它钩在空心板后端吊环上，最后起动卷扬机A把空心板抬起。

8逐渐放松卷扬机C，收紧卷扬机A和B的钢丝绳，全空心板悬空且向前移动。

9空心板快要就位时，用撬棍调整空心板的位置，使之满足求后，完全就位，完成该榀空心板的吊装。

10下掉空心板上的吊钩，通过人字扒杆缆风钢丝绳上的手拉葫芦适当放松缆风。采用撬棍撬动人字扒杆，来移动扒杆的位置。重复以上过程，完成该跨其余空心板的吊装。

2、第五、第四、第三、第二、第一跨空心板的吊装

第五跨空心板吊装时，人字扒杆分别设在五号和四号盖梁上，缆风栓在台帽和梁上。

第四跨空心板吊装时，人字扒杆分别设在四号和三号盖梁上，缆风栓在梁上。

第三跨空心板吊装时，人字扒杆分别设在三号和二号盖梁上，缆风栓在台帽和梁上。

第二跨空心板吊装时，人字扒杆分别设在二号和一号盖梁上，缆风栓在台帽和梁上。

第一跨空心板吊装人字扒杆分别设在0和一号盖梁上，缆风分别和台后地垄和盖梁连接。

六、吊装设备论证及构件受力计算

1、吊装计算图示：（取一块边板的重量为30.8吨计算，考虑动荷载取系数1.1，则P=30.8*1.1/2≈17吨）

A、B两扒杆间距L=20米，扒杆的高度10米，有效高度为8.9米；(参考路桥施工计算手册)

    2、牵吊绳张拉力：

       T1=[(L-x）a2+x2]/[aL-(a-b)x]*P

T2=x*[ (L-x）2+b2]/[aL-(a-b)x]*P

∵ a=8.9m＞L/3=20/3=6.7m； b=8.9m＞L/3=20/3=6.7m

∴ 当x=0时，T1=P=17t；当x=L时，T2=P=17t

当预制梁前端接近B墩时（取2米控制），T1牵吊绳解下改系到梁的后端为预制梁后控制力H，T2牵吊绳全部承受梁的荷载时：

T2=  (22+b2)/b*P=  ( 4+8.92)/8.9*17=17.42(t)

      H=2/b*P=2/8.9*17=3.8(t)

 　 ⑴、 牵吊绳选用（见《路桥施工计算手册》第494页）：

已知：构件重为Q=17.42*1000*9.8/1000=170.716KN，用走11滑车组起吊，滑车装在滚柱轴承上，绕出绳头由动滑轮绕出，并经2个导向滑车，则绕出绳拉力如下：

S=fn-1(f-1)*fk*Q/(fn-1)

=1.0210*0.02*1.02*1.02*170.716/(1.0211-1)

=16.47KN

S---滑车组拉力

f---单个滑车的转动阻力系数，对滚柱轴承，f=1.02

Q---构件重力，170.716KN；

n---滑车组工作绳数（绕过动滑轮上的根数）

k---导向滑车个数

选用公称抗拉强度F1=1700Mpa, 安全系数为6，换算系数为0.85；钢丝绳6*37+1绳径d=17.5mm，钢丝总断面积F2=111.53mm2。

           钢丝绳安全载重力F=1700*111.53*0.85/6/1000=26.86KN＞S=16.47KN满足要求。

⑵、预制梁后控制力钢丝绳选用：由单根钢丝绳受力，未采用滑车组（用导向滑车改变方向）故可按单根钢丝绳验算如下：

选用公称抗拉强度F1=1700Mpa, 安全系数为3.5，换算系数为0.85；钢丝绳6*37+1绳径d=17.5mm，钢丝总断面积F2=111.53mm2。

           钢丝绳安全载重力F=1700*111.53*0.85/3.5/9.8/1000=4.70(t)＞H=3.8(t)满足要求。

   ⑶、卷扬机选用：

      拟选用如下技术参数的卷扬机，技术性能：PH=22KW；n=960r/min;有三对齿轮（滑动轴承），T1=30，T2=120，T3=22，T4=66，T5=16，T6=，卷扬机直径为0.35m。

            i=30*22*16/(120*66*)=1/48

            nn=nh*i/60=960*1/48/60=0.333

          ∴v=3.14*D*n=3.14*0.35*0.333=0.37

            η=0.94*0.93*0.93*0.93=0.756,取η=0.75

    卷扬机牵引力为F=1.02*PH*η/v=1.02*22*0.75/0.37=45.49KN；

F＞3.8*1000*9.8/1000=37.24 KN；   ∴该卷扬机满足要求

   3、人字拔杆选用：

     参考表15-45，选用人字扒杆起重力300KN，高度为10米，采用格构式钢桅杆，截面尺寸中部为0.65*0.65m，端部为0.35*0.35m，主肢型钢采用4-∟75×10，其参数为A=13.6cm2，I=73.41cm4，Z0=2.14cm，i=2.32cm，缀条为∟50×5，其参数为A1=6.05cm2，i=1.55cm。

     拔杆验算：

     ①、拔杆的受力分析

扒杆竖直轴向力：

N1=[a(x+m)(L-x)]/[maL-mx(a-b)]*P；N2=[bx(n+ L-x)]/[naL-nx(a-b)]*P

当x=2m时或x=18m时，每根桅杆所受的压力

N1=[8.9*(2+20)(20-2)]/(20*8.9*20)*17=16.83(t)=171.7KN=N2

扒杆所受的弯矩：

作用于顶部弯矩      M顶=N*e=171.7*0.35=60.1 KN·m

      中部弯矩            M中=60.1/2=30.05 KN·m

扒杆截面选择及验算：

计算组合截面有关参数:

                    Imax=4*(I+A`(Bz/2-z)2

                                 =4*(73.41+13.6*(65/2-2.14)2 ) 

                                 =50435.7 cm4

Imin =4*(I+A`(Bz/2-z)2

                                 =4*(73.41+13.6*(35/2-2.14)2  

                                 =13128.2 cm4

              A=4A`=54.4 cm2        Imin/ Imax=0.26

顶部截面验算：

              N0/A+M0/（rWn）

=17170/5440+60100000/(1.1*131282000/175)

               =75.99＜f=215MP

中部截面截面整体稳定性验算:

     求扒杆的换算长度l0`查表15-47得u=1.022则

               l0`=uL=1.022*10=10.22m

     扒杆长细比λx为

              λx= l0`/（√Imax/A）=1022/√50435.7/54.4=33.56

桅杆的换算长细比λh为

λh=√(λ2x+40*A\\A1)=√33.56*33.56+40*54.4/6.05=38.55

λh＜[λ]=150（满足要求）

扒杆主肢型钢单肢稳定性验算:

顶端截面

主肢角钢内力：

            N0`= N0/n+ N0m/2

               =171700/4+60.1*106/(2*(350-2*21.4))

                   =42925+97819=140744N

     计算长度：l0=50  imin=iy=2.32  λ= l0/ imin=21.55

查《钢结构设计规范》按b类由附表3.2查得φ=0.856 则有：

(N/n+Nm/2)/ φA`=140744/0.856*1360=120.9MP＜f=215 MP

中部截面

主肢角钢内力：

             Ncp`= Ncp/n+ N0m/2

                 =171700/4+36.05*106/(2*(650-2*21.4))

                      =42925+29685=72610N

     计算长度：l0=50  imin=iy=2.32  λ= l0/ imin=21.55  

得φ=0.856 则

    (N/n+Nm/2)/ φA`=72610/0.856/1360=62.37＜f=215 MP

斜缀条稳定性验算:

实际剪力：V=M0/L=60.1*106/10000=6010N

根据《钢结构设计规范》，得：

计算剪力：V=Af/85(√fx/235)=6010*215/85=15201.8 N

取两者较大的进行计算 取15201.8N

单根斜缀条的轴向力

                N1=V/（2cosa）=15201.8/2/cos51.3=122N

                l0=65/cos51.3=104.88m   i=1.55cm

                λ= l0/imin=104.88/1.55=67.66

由《钢结构设计规范》，查得φ=0.7  则有

N1/φA1=122/0.7/605

=26.53＜f(0.6+0.0015λ)=215*0.794=171MP

经以上稳定性验算，选用的扒杆截面及型钢规格均可满足要求。

4、风缆的拉力

      S1=[(L-x）x  h12+m2]/[m aL-(a-b)x ]*P

      S2=[(L-x）x  h22+n2]/[n aL-(a-b)x ]*P

     当a=b时，m=n;则S1=S2在x=L/2=20/2=10米时为最大

     则S1=S2=[(20-10)*10  102+202]/[20* 8.9*20-(8.9-8.9)*10 ]*17=10.7(t)

   风缆钢丝绳选用：公称抗拉强度F1=1700Mpa, 安全系数为3.5，换算系数为0.85；钢丝绳6*19+1绳径d=21.5mm，钢丝总断面积F2=175.4mm2。

   钢丝绳安全载重力F=1700*175.4*0.85/3.5/9.8/1000=7.39*2=14.78(t)＞T2=10.7(t)  满足要求。

由风缆的拉力推算地锚计算：

①地锚的稳定验算：

 采用公式（（G+T）/N）>K

K为安全系数,取为2,

N为地锚所受荷载的向上分力等于S*Sina=10.7*Sin30°=5.35吨G=H*L*R*((b+b1) /2)

L为横梁长,取为6米;R为土的容重取1.6吨/立方米。

b为横梁的宽度取0.3米：bl为有效压力宽度等于0.3+N*tgΦ=1米

Φ为土的内摩擦角取25度;H地锚的深度设为2米。

因此可得G=9.36吨

      T为摩擦力=f*p=0.5*S*Cosa=0.5*10.7*Cos30°=4.63吨

      F摩擦系数,取为0.5

      把G、T、N代入上式可得(G+T)/N=2.61>2，满足要求。

      ②侧向土压力的计算：

      一般回填压实土的承载力可达160Kpa即16吨

      [σ]*0.6=9.6 (0.6为降低系数)

      P/h=(10.7*Cos30°) / (0.3*6)=5.77<9.6可满足要求。

    0号台地锚验算同5号台地锚计算

七、吊装工程的安全措施及要求

1、吊装前应对墩、台支座垫层表面及梁底面清理干净。

2、板式橡胶支座上的构件安装温度，应符合图纸规定。

3、为了保证吊装安装工作的安全，吊装前必须对吊装设备和空心板梁进行安全性验算。

4、人字扒杆与梁等的荷载，在吊装作业时对墩台有多大影响，应进行受力分析计算，以保证墩台安全不出现裂纹。

5、吊装设备组装后，初次使用时，先进行试吊。试吊时，将梁吊离支撑面约2cm~3cm后暂停，对各主要受力部位的作用情况作细致检查，确认受力良好，方可使用吊装设备。

6、起吊空心板梁时，以千片绳捆绑，边梁注意翼板损坏。同时在梁底应加垫钢板。吊机采用一个吊构起吊，以利于保证梁体平衡。

7、动梁时无轨龙门吊走行道路必须满足施工设计要求。

8、吊装时第一孔板梁时，为了保证前、后两人人字扒杆的吊勾同时起吊，必须指派有起重经验的人员在现场统一指挥。

9、卷扬机操作人员必须服从现场指挥员的操作指令，并高度集中注意力。

10、在梁的横移就位过程中，梁体的横移速度应保持缓慢，千万不能操之过急。

11、必须派专人盯守缆风绳，发现较大幅度摆动时，应及时提醒指挥人员注意。

12、所有现场施工人员必须戴安全帽，高空作业人员还须配带必要的防护设备。

13、放线和位置控制。根据线路中心线和墩台中心里程，在墩台上放出每片梁的纵向中心线、支座纵横中心线、梁板端头枘线及支座底部轮廓线，在梁端横线上定出各片梁底部边缘的点；在每片梁的两端标出梁竖向中线。

八、安全生产保证体系及措施

1、安全生产保证体系

①、成立安全生产领导小组。

②、建立安全生产岗位责任制，开展安全生产法规和安全生产操作规程教育

③、建全各种规章制度，使安全生产有章有循，有法可依。

④、开展安全生产评比制度。

2、梁体吊装的安全保证措施

 ①、预应力混凝土梁片在移动、运送、装车过程中，严格按照《架规》有关规定执行。

②、参加高处作业的人员在架梁前，必须进行体格检查，凡是不适宜高处作业的人员不得参加与梁作业。

③、在不良气候如雨天、大风等天气情况及夜间条件下进行加梁作业，更要做好安全防范工作。大雨及六级以上大风天气要按规定停止加梁作业。下雨、下雪天要采取防滑措施。夜间作业要保证有充分的照明。

④、桥梁施工的特种作业人员，必须通过安全技术培训，并经考试取得合格后，方可持证上岗工作，其它人员也应进行安全技术培训和考核。

⑤、墩上及墩下有关人员均应戴安全帽，无关人员不得靠近。

⑥、划定危险区并埋设标志。起重设备顶部设置信号灯。

⑦、严禁从高处向下抛掷杂物。

⑧、各工种进行上下交叉作业时，不得在同一垂直方向操作。

3、运梁平板拖车操作安全措施

 ①、运作前先检查制动是否良好，运梁时应有专人指挥，专人操作紧急制动阀，严禁冲撞。

②、桥梁重心一般应落在运梁平板拖车纵向中心线上，偏差不超过20mm。

4、落梁操作安全

①、吊点位置应根据梁的跨度确定，各种梁型最大允许悬出长度必须满足《架规》要求。

②、梁前、后端吊起后应保持水平状态向前移动。

③、落梁距支座200mm~300mm时，要确认支座和移梁设备就绪后才继续落梁。

④、摘吊梁钢丝绳时要通知墩台作业人员，防止钢丝绳挂在梁边的螺栓上，伤及作业人员。

⑤、经常检查钢丝绳磨损和断丝情况，超过限度严禁使用。

   5、钢丝绳操作安全措施

①、起重牵作起吊时重物之用，受吊重拉力，宜选用柔软耐磨，不易打结的钢丝绳。

②、起重作业前应检查绳扣、挂钩、钢索、滑车、吊杆等部件，确定良好后方可作业，作业时必须有专人指挥。提升物件重量不得超过额定负荷，同时应注意起吊范围内设备的安全，严禁任何人攀登吊立中的物件和在起重物下通过、停留及作业。

③、起吊设备起吊时，严禁起吊超过规定重量的物件，不得用来运送人员，速度应均匀平稳，以免重物在空中摆动发生事故。

④、起重吊装用的钢线绳，应经常进行检查，凡发生有扭结、变形、断丝、磨损、腐蚀等现象达到破损限度时，必须及时更新。

⑤、当重物起吊时，人员必须躲避。须有起吊联系信号，统一指挥。